package DataStructures.Stack;

/*
    普通计算器
    只能计算中缀表达式多位整数的加减乘除 不包括括号
 */

public class Caculator {
    public static void main(String[] args) {
        //根据前面的思路完成表达式的计算
        String expression = "700+20*6-4";
        //创建两个栈
        //数栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        //符号栈
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //定义需要的相关变量
        //扫描指针
        int index = 0;
        int num1 = 0,num2 = 0;
        //运算符和结果
        int oper = 0,res = 0;
        //将每次扫描得到的char保存到ch
        char ch;
        //用于拼接多位数
        String keepNum = "";
        //开始循环扫描
        while (true) {
            //依次得到expression里的每一个字符
            ch = expression.substring(index,index + 1).charAt(0);
            //判断ch是什么 然后做相应的处理
            if (operStack.isOper(ch)) {//如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    //如果符号栈有操作符就进行比较 如果当前操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符
                    //就需要从数栈中pop出两个数 再从符号栈中pop出一个符号 进行运算 将得到的结果入数栈
                    //然后将当前的操作符入符号栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1,num2,oper);
                        //把运算的结果压入数栈
                        numStack.push(res);
                        //然后把当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }else {
                        //如果当前的的操作符优先级大于栈中的操作符 就直接入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空直接入栈
                    //1 + 3 把 + 直接压栈
                    operStack.push(ch);
                }
            }else {//如果是数 则直接入数栈
                // "1 + 3" '1' => 1
                //numStack.push(ch - 48);

                //分析思路
                //1.当处理多位数时 不能发现是一个数就立即入栈 因为他可能是多位数
                //2.在处理数时 需要向expression的表达式的index后再看一位 如果是数就继续扫描 如果是符号才入栈
                //3.因为我们需要定义一个变量 字符串 用于拼接

                //处理多位数
                //如果ch已经是expression的最后一位 就直接入栈
                keepNum += ch;
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else {
                    //判断下一个字符是不是数字 如果是数字 就继续扫描 如果是运算符 则入栈
                    //注意是看后一位 而不是index++
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
                        //如果后一位是运算符 则入栈 keepNum = "1"
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要！！！ 把keepNum置空 防止进入下一趟循环重复拼接
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            //指针后移 并判断是否扫描到字符串最后
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }
        //当表达式扫描完毕 就顺序地从数栈和符号中pop出相应的数和符号
        while (true) {
            //如果符号栈为空 则计算到最后的结果 也即数栈中只剩一个数字
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1,num2,oper);
            numStack.push(res);
        }
        //将数栈的最后的数pop出来就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式%s = %d",expression,res2);
    }
}

//先创建一个栈 直接使用前面创建好的 需要拓展功能
//定义一个ArrayStack2类 表示栈结构
class ArrayStack2 {
    //栈的大小
    private int maxSize;
    //数组模拟栈 数据放在该数组中
    private int[] stack;
    //top表示栈顶 初始化为-1
    private int top = -1;

    //构造器
    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        //初始化数组
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //判断栈满
    public boolean isFull() {
        //减一因为是用数组模拟的
        return top == maxSize - 1;
    }

    //判断栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    //入栈push
    public void push(int value) {
        //先判断是否栈满
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    //增加一个方法 可以返回当前栈顶的值 但是不是真正的pop
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    //出栈pop 将栈顶的数据返回
    public int pop() {
        //先判断栈是否为空
        if (isEmpty()) {
            //有返回值 故用抛出异常来处理
            throw new RuntimeException("栈空，无数据");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    //显示栈的情况(遍历栈) 遍历时 需要从栈顶开始显示数据
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空，没有数据");
            return;
        }
        for (int i = top ; i >= 0 ; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
        }
    }

    //返回运算符的优先级 优先级是我们自己决定的 优先级使用数字表示 因为我们写的栈只能存储数字
    //数字越大 则优先级就越高
    //Java里面int和char是可以混用的 char的本质 底层也是一个数字
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/')
            return 1;
        else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        }else {
            //假定目前的表达式只有 + - * /
            return -1;
        }
    }

    //判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    //计算方法
    public int cal(int num1,int num2,int oper) {
        //用于存放计算的结果
        int res = 0;
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                //注意顺序
                res = num2 - num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }
}